Изучение структурно-функциональной организации ритмогенеза в колонках корковых нейронов

• Автор: Логвинов, Александр Константинович
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 126 с. : ил.

глава 1. обзор лита^туры;::;:::;;::::::::;:;;::::::

1.1. Колончатая организация соматической коры крыс

1.2. Генерация ритмической активности колонок коры головного мозга

1.2.Е Ритм альфа-частотного диапазона

1.2.2. Гипотезы ритмогенерации

1.213. Современная гипотеза ритмогенерации

1.3. Структурно-функциональная организация межнейронных связей соматической коры головного мозга

1.3.1. Химические синаптическиеконтакты соматической коры

1.3.2. Электрические синаптические контакты соматической коры

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Методы стимуляции и регистрации биоэлектрической активности

2.2. Морфологические методы исследования
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Пространственно-временная характеристика веретенообразной активности корковых колонок
3.2. Кора головного мозга на фронтальных срезах при светооптическом исследовании
3.3. Иммуногистохимическое исследование колонок соматической коры крысы
3.4. Особенности ультраструктуры синаптических контактов соматической коры
3.4.1 Морфометрический анализ электрических синапсов
колонки коры
3.4.2. Особенности ультраструктуры колонки после применения блокатора электрических синапсов сагЬепохо1опе,
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Список литературы
Актуальность работы. Изучение механизмов ритмогенеза мозга является актуальной задачей нейробиологии на протяжении длительного времени. Анализ особенностей пространственно-временной организации фокальной, фоновой активности позволил обнаружить локальный автономный ритм в отдельных идентифицированных колонках соматической коры крысы в зоне проекции вибрисс (Сухов, 1993-2010), однако, механизмы этой ритмогенерации были, неясны. В экспериментах с регистрацией фокальной ритмической активности (Бездудная, 2000; Сухов, Сердюк, Коняхина, 2007), а также при внутриклеточной регистрации активности нервных клеток (Timofeev et al., 2001) было показано, что при формировании веретенообразной активности в начальной фазе развития веретена импульсная активность нейронов отсутствует вследствие доминирования процессов гиперполяризации. Последнее исключает возможность участия химических синапсов в процессах синхронизации в начальной фазе развития веретен (Сухов с соавт., 2007, Кириченко, 2008). В связи с этим возникает вопрос относительно механизмов синхронизации гиперполяризационной осцилляторной активности, которая, по данным ряда авторов, генерируется пейсмекерными Н-каналами (McCormick, Pape, 1990; Pape, 1996; Santoro et al., 2000). Важную роль в синхронизации пейсмекерных потенциалов разных нейронов колонки могут играть электрические синапсы или щелевые контакты (gap junction), выявленные в локальных системах тормозных нейронов в разных отделах мозга млекопитающих, в том числе, в сенсомоторной коре (Deans et al., 2001; Galarreta, Hestrin, 2002; Fukuda, Kosaka, 2003, 2006; Connors, Long, 2004; Gibson et al., 2005), и которые, как полагают, необходимы для формирования химических синапсов (Lo Turco, Kriegstein, 1991, Peinado, et al., 1993, Kandier, Katz, 1995, Elias, et al, 2007, Todd et al., 2010).
Ранее было показано, что количество электрических синапсов в баррельной коре (четвертый слой) достаточно велико (Кириченко с соавт.,
2008). Однако, сведения о количественном распределении этих контактов в верхних (супрагранулярных) и нижних (инфрагранулярных) слоях соматической коры в литературе отсутствовали. В то же время, сравнительный анализ количества синаптических контактов в различных слоях может способствовать установлению; их возможной роли в процессах ритмогенерации.
В связи с, этим, целью настоящей работы являлось электрофизиологическое исследование пространственно-временной, организации фокальной веретенообразной активности в супрагранулярных и инфрагранулярных модулях колонок соматической коры крыс и ультраструктурный количественный анализ синаптоархитектоники этих слоев.
В соответствии с целью исследования, были определены следующие задачи:
1) Изучить особенности пространственно-временной организации фокальной веретенообразной активности в верхних (супрагранулярных- I,
II, III) и нижних (инфрагранулярных-V-VI) модулях отдельной корковой колонки.
2) Исследовать особенности процессов дистантной синхронизации фоновой фокальной веретенообразной активности, отводимой от разных колонок соматической коры на разных стадиях развития веретен.
3) Провести сравнительное количественное морфометрическое
исследование электрических и химических синаптических контактов в IIII, V-VI слоях колонки соматической коры.
4) Провести ультраструктурное исследование особенностей
взаимного пространственного расположения электрических и химических синапсов в соответствующих модулях колонок соматической коры.
5) Выполнить иммуногистохимическое исследование экспрессии
антигенов к синаптофизину, миелину, нейрофиламентам и глиальному фибриллярному кислому белку (Synaptophysin, Mielin Basic Protein, Glial

Е1 л

{_
"■У— vA/)v•A|l''<,
1 Дл^ чд)
J^AV/ЧДvA^Л/vvkA^^ 8|

0,5 шУ

Wv^'%4'WУ
./4^'Гл^

Л>Ауу^ЛдЛ^^Ад/алЛлААл

Г Е1
0,5 ггЛ
500 тя
Рис. 6. Одновременные внеклеточные записи веретенообразной активности колонок соматической коры; А-форма и характер формирования веретен в разных колонках, Б —временное опережение/отставание пиков внутриверетенных колебаний разных колонок, В- наличие расщепленных вершин внутриверетенных пиков одной колонки при их отсутствии в другой. Пунктиром обозначено начало и окончание веретен.
На рисунке 7А,Б представлены записи фокальной активности Зх разных колонок, находящихся на расстоянии 500 мкм друг от друга. На 1 и 2 каналах представлена фокальная активность, отводимая двумя микроэлектродами из супрагранулярного модуля 1 колонки (01), на Зм канале показана фокальная активность супрагранулярного модуля 2й колонки (03), а на 4м канале представлена активность супрагранулярного модуля Зй колонки (04). Как видно на рисунке 7А — типичная веретенообразная активность наблюдается в колонке 03 на Зм канале